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硫化锌晶体的结晶形态
来源:www.wantegd.com发表时间:2020-04-23

   材料科学的发展和现代科技的需求,促使人们对许多晶体进行了人工生长研究,有的已经进行工业化生产。在长期的人工晶体生长的实践中,人们发现许多实验事实不能简单地套用经典的晶体生长理论来解释。我国晶体科学工作者在大量的晶粒制备实验基础上,形成和发展了“负离子配位多面体生长基元”理论模型。它认为在低受限晶体生长系统(如水热晶体生长系统,高温溶液晶体生长系统等)中,溶质相互作用或者溶质与溶剂相互作用,形成具有一定几何构型的聚集体,即生长基元。同一反应体系中存在多种形式的生长基元,它们之间建立起动态平衡。生长基元的稳定性可以用基元稳定能加以描述,相对较为稳定的生长基元称之为有利基元,有利生长基元的基本结构单元与相应的晶体的结构单元一致。研究从负离子配位多面体生长基元模型出发,建立了闪锌矿晶体生长基元的数学模型,通过对闪锌矿晶体生长基元稳定能的计算,讨论了闪锌矿的结晶形态和生长机理。
   为了计算闪锌矿晶体的具有不同几何结构的生长基元的稳定能,先给出表示闪锌矿晶体生长基元的格点图。在空间直角坐标系或仿射坐标系中,当x,y,z均为整数时,称点P(x,y,z)为格点。设G为一有限连通图,如果G的n个结点(ν1,ν2,…,νn)均为格点,而且,e=(νi,νj)是G的边的充分必要条件,那么:xj-xi+yj-yi+zj-zi=1,其中,(xi,yi,zi)和(xj,yj,zj)分别为νi和νj的坐标,则称G为格点图。对闪锌矿晶体的任一生长基元,将坐标原点O取在其中一个锌硫四面体的锌离子处,取三个基向量e1,e2,e3分别平行于该四面体不共面的三个S-S键,使其两两间的夹角等于π/3,单位长度等于S-S键长,则在空间仿射坐标系[O,e1,e2,e3]中,生长基元中的所有锌离子均占据而且仅占据一些格点。若将生长基元中锌离子所占据的格点作为结点,以所有坐标满足xj-xi+yj-yi+zj-zi=1的结点νi和νj的连线为边[其中,(xi,yi,zi)和(xj,yj,zj)分别为结点νi和νj的坐标],如此构成的图就是生长基元的格点图。

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